啟發式教學在“電力系統自動裝置”課程教學中的應用

匡洪海 李圣清 李軍軍 羅欽

摘 要：針對“電力系統自動裝置”課程的特點，探討在電力系統發電、變電、送電、用電技術和要求日益提高的情況下，進行“電力系統自動裝置”課程教學的改革。運用啟發式教學的方法，引導學生進入到課程教學之中，從而激發學生學習的主動性，更好地掌握電氣專業的新知識，使學生掌握探究電氣專業相關問題的綜合能力，使教師提高課程的教學效果和教學質量，能夠培養出具有很高的業務水平、能力素質和很強的適應力的電力專業優秀人才。

關鍵詞：啟發式教學 電力系統自動裝置 課程教學 改革探索

中圖分類號：G64 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2015）08（c）-0189-03

The Heuristic Teaching Mode Applied in Power System Automation Equipment Course Teaching

Kuang Honghai Li Shengqing Li Junjun Luo Qin

（College of Electrical and Information，Hunan University of Technology，Zhuzhou Hunan，412007，China）

Abstract：In order to solve the problem of the class hours of“power system automation equipment”being reduced and the course content being increased， Combining with the characteristics of this course and my own teaching practice for many years，analyzing the problems in the course teaching，the teaching mode is put forward in power professional lab with multimedia for"power system automation equipment"course teaching，by using the heuristic teaching method and the modern teaching means in the course teaching，it can make the teaching effect and the teaching quality be improved，so as to cultivate more high quality technical skilled electrical professionals to meet the need of the new situation and the new mission.

Key words：The heuristic teaching mode；Power system automation equipment；Teaching mode

我校的電氣工程及其自動化是一個老牌專業，有著深厚的基礎和底蘊。作為地方性本科院校，如何傳承歷史，開拓創新，優化培養體系，培養國家急需的專業應用型人才，是一個既現實又重要的問題，因此很有必要對電氣專業課程的教學改革進行一系列研究。

電氣工程專業課程進行教學改革，首先要改革的是教學理念。應該將教學與實踐充分有效地結合在一起，作為電力工程專業教學的核心。讓學生在學習基本理論知識的同時，充分參與到實際電力系統分析軟件的開發應用，分析處理運行數據，培養學生工程應用的能力[1]。

“電力系統自動裝置”是電氣工程及其自動化專業的專業課，其先修課程有以下幾個：“電力系統暫態分析、電力系統穩態分析、電力系統繼電保護、電力電子技術、自動控制原理、發電廠電氣部分”等。由于該課程涉及知識面廣，課程內容比較抽象，難以理解，學生普遍反映該課程是專業課中最難的一門課程。

當前，由于課程設置的改革，“電力系統自動裝置”課程所安排的課時越來越少，在我國各個高校的“電力系統自動裝置”課程的計劃學時大致在32學時，而我校該課程的課時在2014年以前是40學時，其中理論教學課時占32學時，實驗教學課時占8學時；2014年后該課程的總課時更改為32學時，去掉了8個實驗教學學時，從而導致該課程的教學內容與教學學時兩者間的矛盾，要解決這個矛盾，就需要對我校“電力系統自動裝置”課程的教學模式進行相應的改革。

而隨著電力電子技術、計算機技術和現代控制技術的快速發展，課程所需要傳授的內容卻越來越多，教學標準也越來越高。傳統的教學模式已不能達到現階段的教學要求，對“電力系統自動裝置”課程教學模式進行改革勢在必行。

1 啟發式教學的提出

孔子的“不憤不啟，不悱不發”，這正是現階段所倡導的“啟發式”教學方式。作為全新的教學模式，“啟發式”教學能夠滿足教學的基本要求，采用“啟發疏導，循循善誘”的方式，科學地、充分地發揮學生的積極性和主動性，以期能夠提高學生的想象力和動手能力，提高學生的綜合素質。更加說明了這是一種科學、有效的教學方法[2-3]。

啟發式教學是一種科學的、先進的教學思想，該教學模式各環節的安排是以學生為中心，強調傳授知識與引導學生思考相結合，培養學生積極思維的能力，不但使學生學到了一定的專業知識，也提高了學生的思考能力，培養了他們掌握探求新知識的方式和方法[4-6]，而不是在課堂講授中不能把向學生傳授現成知識作為唯一的目的，或主要的目的。

啟發式教學一個重要的方法是有規劃地進行討論，這也凸顯了該教學形式的高級性。并且在國外應用十分普遍。教師在討論課前設置問題，讓學生獨立地查找相關資料進行分析和研究，在課堂上發表自己的意見和看法，讓學生進行相互討論，發表自己的觀點。教師通過啟發式教學，可激發學生的求知欲，從而培養學生的思維能力和自學能力。

2 啟發式教學的應用

2011年我校電氣工程專業已成為省級重點學科，目前正有望申報博士點，在此契機下，本人認為對電氣工程專業課程進行教學方法改革很有必要。基于此，本研究提出啟發式教學在“電力系統自動裝置”課程教學中的應用。

現階段，“電力系統自動裝置”的授課方式是以課堂講授為主。該方法最大的作用是可以快速地、集中地向學生傳授新的知識。它對于“引進新內容”等方面是有效的，但是對于“應用新知識”以及“對學生學習情況作出評價”是不適合的。若是在傳授的過程中，僅是“填鴨式”地向學生灌輸各種自動裝置的結構和特點以及工作原理，學生則很難領悟到各種裝置的原理、結構和功能，也因此喪失了興趣。

因此，需要進行教學改革，利用啟發式教學模式，將學生引入到教學中來，教師在講授時注意啟發、誘導方式，結合實驗元器件、實驗操作、實驗現象、實驗結果等，引導并激發學生思維，活躍課堂氣氛，調動學生學習。

教師對于基本概念、原理和方法進行透徹的講解，指出教材中的重、難點內容，對于關鍵問題要重點講解。在教學過程中，應舉出相關的例子，讓學生思考、討論，最后總結規律，這樣可以充分調動學生學習的積極性，一些重要的理論知識能夠輕松掌握。

通過對“電力系統自動裝置”課程教學方法的改革，利用啟發式教學調動學生的學習積極性、加強學生能力培養，這對提高教學質量，培養創新型人才具有重要意義，從而使“電力系統自動裝置”進入了一個新的教學階段。

3 啟發式教學的實施方法

3.1 直觀式啟發

直觀式啟發教學，指的是教師實用實物教具，或者是在課堂上進行示范性操作，或者是播放相關的音像資料等直觀的手段向學生進行講授新的知識，激發學習興趣的教學方法。

例如，在講述發電自動控制系統的組成和工作原理時，運用實物模型系統講解，對照實物系統對發電自動控制系統的各個元件的作用、功能進行介紹，然后再通過實物模型系統實時運行，在操作過程中講解系統中P-F控制器和Q-U控制器各自的工作原理，通過實驗來說明這兩個控制器是維持電能質量的自動裝置，并通過微機監控和示波器來直觀顯示運行參數和結果，這樣就可以快速掌握電力系統自動裝置的原理。

3.2 圖示式啟發

圖示式啟發是指采用多媒體教學的方式進行授課，教師有效地利用多媒體、動畫圖文、聲像等動態性的優勢，豐富、清晰及真實地向學生傳授知識，以便學生在學習的過程中形成自己的思維結構。

例如，教師在進行“數字式勵磁調節器原理框圖”的傳授時，可以利用具體裝置元件部分的實際照片，再加上一些文字說明，或者是Flash 軟件將該原理充分地講解清楚，將“電力系統并網”以動畫的形式演示。不僅能夠增強視覺效果，而且還可以使學生有種身臨其境的感覺，就會更加容易地理解所講授的內容。從學生調查和成績反饋來看，這些輔助工具教學效果良好。

3.3 設疑式啟發

電力系統自動裝置課堂教學中可以在每次上課的時將本次課的要講的內容以設疑的方式引出，這樣讓學生心存疑問，就有探究后面內容學習的興趣，因此急切渴望得到問題的答案，從而會主動進行下一部分的學習。

比如在介紹緒論這一節時，在教學過程中教師首先啟發學生思索電力系統電能質量通過什么來維持，衡量電能質量的參數主要有哪兩個，為什么電力系統自動裝置能保證電能質量，電力系統自動裝置有哪兩種類型，以及如何對電壓和頻率進行調節等，通過這樣的懸疑式啟發必然會激發學生學習的主動性和積極性。

3.4 類比式啟發

類比式啟發是將一些具有共同屬性的知識進行歸類比較，讓學生找出他們的相似之處，然后準確地掌握知識點背后的物理意義。例如Q-U控制器和P-F控制器都屬于發電機自動調節的內容，通過一系列公式的推導，機端電壓和發電機的頻率進行調節實現對無功和有功的控制，而機端電壓的大小可通過調節勵磁電流來控制，發電機頻率的大小可通過調節發電機調速系統來控制。

3.5 有序式啟發

有序式啟發指的是按課程計劃的規律性，設計出一個適合學生認識規律的過程，把復雜的問題簡單化，逐步降低思維的梯度，讓前后的問題相互有關聯，逐一深化，最終解決所以的問題。比如在電力系統自動裝置第一堂課時教學過程中，教師首先啟發學生思索電力系統電能質量通過什么來維持，衡量電能質量的參數主要有哪兩個，為什么電力系統自動裝置能保證電能質量，電力系統自動裝置有哪兩種類型，以及如何對電壓和頻率進行調節等，這種教學方法必然會調動學生學習的積極性。

3.6 討論式啟發

有計劃地上好討論課，討論課的最大優勢是將教師的指導、學生的獨立鉆研、集中討論三者有效地結合在一起，要有意識、有目的地進行合作教學，讓教師與學生隨時地變換角色。要想課堂討論達到與其的目的，首先應該選擇合適的論題，因此，在討論之前，教師要精心收集資料選擇論題、設計討論的方式方法，學生根據論題查閱資料，分組討論，然后進行總結分析，讓學生在自由的課堂氛圍里各抒己見，暢所欲言，讓不同的思想之間發生碰撞，鍛煉團結的意識，培養學生自學和探究的能力。

例如，在進行“同步發電機勵磁自動控制系統”的講解時，可以根據學生的情況進行分組，讓不同組的學生對于同步發電機恒UF方式起勵、恒α方式起勵以及恒IL方式進行分析討論。然后各自選擇一個主題作為討論的對象，查閱相關的資料，分析比較不同的勵磁方式以及控制方式對于電力系統安全運行的影響。教師設置相關問題，讓學生從不同的角度進行分析和思考，學生在積極地思考和討論中不僅掌握了知識，而且將知識從頭至尾地貫穿起來，培養了學生分析和解決問題的能力。

3.7 理論聯系實踐式啟發

教學與科研、生產有機地結合在一起， 充分展示了理論聯系實際的思想，也符合教育面向社會以及經濟建設的需求。“教-產-研”相結合不但可以增強教師的科研水平， 而且也提高了教師的教學水平，使課堂的教學內容得以豐富和更新，也適應了現代科技的發展。例如，該研究者主持的風電并網系統的穩定性研究就需要利用電力系統自動裝置對風電系統的電壓和頻率進行調節，使風電并網后的系統穩定運行。這就需要應用到電力系統自動裝置原理這門課程中P-F和Q-U控制器的有關知識原理，才能很好地解決實際電力系統中所存在的問題。

3.8 回顧式啟發

回顧式啟發，是指運用提問、討論以及多媒體演示等方式，在課堂的前幾分鐘內回憶了上節課的內容，不僅可以使內容具有連貫性，也增加了學生聽課的主動性。

綜上所述，教師通過不同形式的啟發式教學，激發了學生的積極性和求知欲望，培養學生的思維意識和自學能力。教師對于基本概念、原理和方法進行透徹的講解，指出教材中的重、難點內容，對于關鍵問題要重點講解。在教學過程中，應舉出相關的例子，讓學生思考、討論，最后總結規律，這樣可以充分調動學生學習的積極性，一些重要的理論知識能夠輕松掌握。

4 結語

該文對啟發式教學模式在電力系統自動裝置課程教學中的應用進行了研究，分析了啟發式教學在《電力系統自動裝置》課程中具體該怎樣實施，怎樣才能切實提高《電力系統自動裝置》課程的教學質量，改善《電力系統自動裝置》課堂的教學效果。

教師教學過程中整體把握教學內容，啟發和引導學生對問題進行思索，調動學生學習主動性和積極性并激起學生學習《電力系統自動裝置》課程的興趣；培養學生掌握探求新知識的正確態度和方法，使學生的自學能力和自主創新的能力得到大幅度開拓；使學生的電氣專業技能得到全面提升，從而培養用人單位滿意的電力專業人才。

參考文獻

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[6] 張騰飛，顧亦然，郭前崗.“嵌入式系統及應用”課程教學改革探索與應用[J].2012（28）：54，60.